權(quán)利要求書： 1.用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：包括錳結(jié)核礦石給料艙和螺旋流發(fā)生艙，所述螺旋流發(fā)生艙包括下艙體和上艙體，在所述下艙體的頂部設(shè)有所述上艙體，所述下艙體和上艙體相連通，在所述上艙體內(nèi)壁設(shè)有若干條艙壁導(dǎo)流葉片，所述上艙體與柔性立管密封接頭連接，礦石漿體高壓泵組將所述錳結(jié)核礦石給料艙中的礦石漿體通過礦石漿體輸送管路輸送至下艙體，在所述下艙體上設(shè)有高壓射流噴嘴，所述高壓射流噴嘴通過海水輸送管路與海水抽吸泵組相連，所述海水抽吸泵組接入海水，由高壓射流噴嘴在下艙體中產(chǎn)生高速噴射流；

還包括智能控制系統(tǒng)，在所述錳結(jié)核礦石給料艙的頂部設(shè)有給料艙連接法蘭，所述給料艙連接法蘭上設(shè)有所述智能控制系統(tǒng)，所述給料艙連接法蘭與礦石漿體輸送管路相連接，所述智能控制系統(tǒng)通過通訊電路控制礦石漿體高壓泵組、海水抽吸泵組和高壓射流噴嘴。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：所述智能控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊、第一通訊電路、第二通訊電路、第三通訊電路和變頻器，所述PLC控制模塊通過第一通訊電路控制礦石漿體高壓泵組從錳結(jié)核礦石給料艙中泵送的顆粒泥漿濃度，所述PLC控制模塊通過第三通訊電路與變頻器電連接，所述變頻器通過第二通訊電路控制高壓射流噴嘴，所述變頻器通過制動(dòng)電阻控制海水抽吸泵組抽吸海水的流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：所述下艙體為等截面下艙體，所述等截面下艙體為圓柱型，所述上艙體為變截面上艙體，所述上艙體的上截面為下截面的0.3倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：在所述上艙體內(nèi)壁均勻布設(shè)有八條艙壁導(dǎo)流葉片，所述艙壁導(dǎo)流葉片的包角為10°?15°。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：所述艙壁導(dǎo)流葉片為彈性導(dǎo)流葉片。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：在所述下艙體和上艙體的連接處設(shè)有第一耐壓艙體加強(qiáng)筋，在所述下艙體底端設(shè)有第二耐壓艙體加強(qiáng)筋。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：所述海水輸送管路為左右對(duì)稱彎曲硬管，所述海水輸送管路的彎曲角度為60°，通過法蘭與海水抽吸泵組相連，海水輸送管路頂端連接高壓射流噴嘴產(chǎn)生切向射流。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：在所述下艙體對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)高壓射流噴嘴，所述高壓射流噴嘴與下艙體的艙壁做密封處理。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，其特征在于：所述上艙體的頂部通過上艙體出口連接法蘭與柔性立管密封接頭連接，所述礦石漿體輸送管路通過下艙體入口連接法蘭安裝在下艙體底部中間。

說明書： 用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及高速螺旋流發(fā)生裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置。

背景技術(shù)[0002] 在海底礦產(chǎn)資源中，錳結(jié)核礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量大、品位高，具有巨大的商業(yè)開采價(jià)值，將錳結(jié)核顆粒從海底提升到海面的揚(yáng)礦技術(shù)是深海采礦系統(tǒng)中至關(guān)重要的核心技術(shù)之一。

近年來，基于第三代集礦系統(tǒng)為技術(shù)原型的全柔性立管水力提升系統(tǒng)日益成為研究的熱

點(diǎn)，印度國家海洋技術(shù)研究所(NIOT)和德國Siegen大學(xué)InstitutfürKonstruktion研究

所(IKS)聯(lián)合研制了應(yīng)用于錳結(jié)核開采的全柔性軟管深海采礦系統(tǒng)，并完成了海上作業(yè)測(cè)

試。TechnipFMC公司設(shè)計(jì)了開采海底硫化物(SMS)的全柔性管系統(tǒng)，并研制了配套高耐磨柔

性立管。但現(xiàn)階段高效率的水力輸送和降低固體顆粒對(duì)管道內(nèi)壁磨損是柔性立管提升系統(tǒng)

的研究難點(diǎn)。

[0003] 目前應(yīng)用于全柔性管的水力提升系統(tǒng)采用直流式輸運(yùn)方式，能量損耗較大，限制了提升效率，并且無法降低輸送過程中顆粒對(duì)管道內(nèi)壁的磨損影響。而現(xiàn)有的導(dǎo)葉式螺旋

流發(fā)生裝置在管道內(nèi)壁固定導(dǎo)流葉片，由于管道內(nèi)徑空間較小，容易造成礦石顆粒的堵塞，

并且一旦葉片發(fā)生損壞，將影響整個(gè)管道運(yùn)行，維修成本較高。目前筒體式高速螺旋流發(fā)生

裝置適用于剛性揚(yáng)礦硬管提升系統(tǒng)，并且不能智能調(diào)配礦石顆粒和海水的配比濃度。高速

螺旋流具有能量集中、顆粒攜帶力強(qiáng)、輸送濃度高等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于深海采礦水力提升系

統(tǒng)，可以借助其周向流動(dòng)將沉積的錳結(jié)核顆粒拖曳旋浮于主流中，提高管道橫斷面顆粒的

均勻度，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)礦管的高濃度低能耗運(yùn)輸目標(biāo)。另外，高速螺旋流在揚(yáng)礦管內(nèi)的提升過程

中，管軸心附近出現(xiàn)由負(fù)壓產(chǎn)生的強(qiáng)卷吸效應(yīng)，使錳結(jié)核顆粒向管道軸心聚集，從而減少了

顆粒對(duì)管壁的磨損作用。因此，研發(fā)一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)

生裝置是個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，可以提高整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)效率和安全性能，為深海采礦系統(tǒng)提供高效穩(wěn)定的輸送保

障。

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：[0006] 一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，包括錳結(jié)核礦石給料艙和螺旋流發(fā)生艙，所述螺旋流發(fā)生艙包括下艙體和上艙體，在所述下艙體的頂部設(shè)有

所述上艙體，所述下艙體和上艙體相連通，在所述上艙體內(nèi)壁設(shè)有若干條艙壁導(dǎo)流葉片，所

述上艙體與柔性立管密封接頭連接，礦石漿體高壓泵組將所述錳結(jié)核礦石給料艙中的礦石

漿體通過礦石漿體輸送管路輸送至下艙體，在所述下艙體上設(shè)有高壓射流噴嘴，所述高壓

射流噴嘴通過海水輸送管路與海水抽吸泵組相連，所述海水抽吸泵組接入海水，由高壓射

流噴嘴在下艙體中產(chǎn)生高速噴射流。

[0007] 進(jìn)一步的，本高速螺旋流發(fā)生裝置還包括智能控制系統(tǒng)，在所述錳結(jié)核礦石給料艙的頂部設(shè)有給料艙連接法蘭，所述給料艙連接法蘭上設(shè)有所述智能控制系統(tǒng)，所述給料

艙連接法蘭與礦石漿體輸送管路相連接，所述智能控制系統(tǒng)通過通訊電路控制礦石漿體高

壓泵組、海水抽吸泵組和高壓射流噴嘴。

[0008] 進(jìn)一步的，所述智能控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊、第一通訊電路、第二通訊電路、第三通訊電路和變頻器，所述PLC控制模塊通過第一通訊電路控制礦石漿體高壓泵組從錳結(jié)

核礦石給料艙中泵送的顆粒泥漿濃度，所述PLC控制模塊通過第三通訊電路與變頻器電連

接，所述變頻器通過第二通訊電路控制高壓射流噴嘴，變頻器能夠控制高壓射流噴嘴產(chǎn)生

的入射速度，進(jìn)而控制螺旋流的輸送速度，所述變頻器通過制動(dòng)電阻控制海水抽吸泵組抽

吸海水的流量，以達(dá)到調(diào)控進(jìn)入螺旋流發(fā)生艙內(nèi)部流體的混合密度。

[0009] 進(jìn)一步的，所述下艙體為等截面下艙體，所述等截面下艙體為圓柱型，所述上艙體為變截面上艙體，所述上艙體的上截面為下截面的0.3倍。

[0010] 進(jìn)一步的，所述上艙體的頂部通過上艙體出口連接法蘭與柔性立管密封接頭連接，所述礦石漿體輸送管路通過下艙體入口連接法蘭安裝在下艙體底部中間。

[0011] 進(jìn)一步的，在所述下艙體對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)高壓射流噴嘴，所述高壓射流噴嘴與下艙體的艙壁做密封處理。

[0012] 進(jìn)一步的，在所述上艙體內(nèi)壁均勻布設(shè)有八條艙壁導(dǎo)流葉片，所述艙壁導(dǎo)流葉片的包角為10°?15°。

[0013] 進(jìn)一步的，所述艙壁導(dǎo)流葉片為彈性導(dǎo)流葉片。[0014] 進(jìn)一步的，在所述下艙體和上艙體的連接處設(shè)有第一耐壓艙體加強(qiáng)筋，在所述下艙體底端設(shè)有第二耐壓艙體加強(qiáng)筋，如此設(shè)置，能夠避免由于超深水外壓造成的殼體結(jié)構(gòu)

壓潰失效。

[0015] 進(jìn)一步的，所述海水輸送管路為左右對(duì)稱彎曲硬管，所述海水輸送管路的彎曲角度為60°，通過法蘭與海水抽吸泵組相連，海水輸送管路頂端連接高壓射流噴嘴產(chǎn)生切向射

流。

[0016] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置具有以下優(yōu)勢(shì)：

[0017] (1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，安裝使用流程明確，方便維修檢查，連接給料艙的智能控制系統(tǒng)，能夠合理配比輸入高壓泵組的礦石漿體濃度，并調(diào)控海水抽吸泵組和高壓射流噴嘴

將高流速海水輸入螺旋流發(fā)生艙中，由噴射流帶動(dòng)發(fā)生艙內(nèi)泥漿產(chǎn)生對(duì)錳結(jié)核顆粒旋浮拖

曳力較強(qiáng)的高速螺旋流，提高管道截面顆粒均勻度，提升管道輸送效率，并利用高速螺旋流

強(qiáng)卷吸效應(yīng)降低顆粒對(duì)管壁的磨損。

[0018] (2)位于上艙體內(nèi)部設(shè)有彈性導(dǎo)流葉片，上窄下寬的空間設(shè)計(jì)可以有效提升螺旋流速度，并能避免礦石顆粒堵塞，彈性導(dǎo)流葉片既能減緩顆粒碰撞影響，又能增強(qiáng)螺旋流的

周向運(yùn)動(dòng)，提高螺旋流輸送強(qiáng)度，當(dāng)葉片達(dá)到使用壽命，可拆卸螺旋流發(fā)生艙進(jìn)行更換，不

會(huì)影響整體柔性立管系統(tǒng)，維護(hù)成本大幅降低；螺旋流發(fā)生艙內(nèi)部設(shè)有耐壓艙體加強(qiáng)筋，避

免由于超深水外壓造成的殼體結(jié)構(gòu)壓潰失效。

[0019] (3)連接給料艙的智能控制系統(tǒng)，可以調(diào)控輸送錳結(jié)核礦漿密度，有效減緩內(nèi)流密度對(duì)柔性立管流致振動(dòng)的影響，從而提高整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)效率和安全性能，為深海采礦系統(tǒng)

提供高效穩(wěn)定的輸送保障。

附圖說明[0020] 構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

[0021] 圖1是本發(fā)明高速螺旋流發(fā)生裝置的外部結(jié)構(gòu)圖；[0022] 圖2是本發(fā)明高速螺旋流發(fā)生裝置的左視圖；[0023] 圖3是本發(fā)明高速螺旋流發(fā)生裝置的俯視圖；[0024] 圖4是本發(fā)明高速螺旋流發(fā)生裝置的剖面圖；[0025] 圖5是本發(fā)明高速螺旋流發(fā)生裝置中智能控制系統(tǒng)的原理框圖。[0026] 附圖標(biāo)記說明：[0027] 1、柔性立管密封接頭；2、上艙體出口連接法蘭；3、變截面上艙體；4、等截面下艙體；5、高壓射流噴嘴；6、海水輸送管路；7、下艙體入口連接法蘭；8、礦石漿體輸送管路；9、海水抽吸泵組；10、礦石漿體高壓泵組；11、海水輸送管路連接法蘭；12、智能控制系統(tǒng)；13、給料艙連接法蘭；14、錳結(jié)核礦石給料艙；15、艙壁彈性導(dǎo)流葉片；16、第一耐壓艙體加強(qiáng)筋；

17、第二耐壓艙體加強(qiáng)筋；18、PLC控制模塊；19、第一通訊電路；20、第二通訊電路；21、變頻器；22、第三通訊電路、23、制動(dòng)電阻。

具體實(shí)施方式[0028] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

[0029] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)

本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”

的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

[0030] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語

在本發(fā)明中的具體含義。

[0031] 下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。[0032] 如圖1至4所示，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，包括錳結(jié)核礦石給料艙14、螺旋流發(fā)生艙和智能控制系統(tǒng)12，所述螺旋流發(fā)生艙為圓柱型耐

高壓殼體結(jié)構(gòu)，包括等截面下艙體4和變截面上艙體3，錳結(jié)核礦石給料艙14頂部安裝有給

料艙連接法蘭13，所述給料艙連接法蘭13上設(shè)有智能控制系統(tǒng)12，給料艙連接法蘭13與礦

石漿體輸送管路8相連接，在所述礦石漿體輸送管路8上設(shè)有礦石漿體高壓泵組10，智能控

制系統(tǒng)12通過通訊電路控制礦石漿體高壓泵組10、海水抽吸泵組9和高壓射流噴嘴5，礦石

漿體高壓泵組10將錳結(jié)核礦石給料艙14中的礦石漿體由礦石漿體輸送管路8輸送至等截面

下艙體4，礦石漿體輸送管路8由下艙體入口連接法蘭7固裝在等截面下艙體4底部中間，在

所述等截面下艙體4上設(shè)有高壓射流噴嘴5，所述高壓射流噴嘴5通過海水輸送管路6與海水

抽吸泵組9相連，海水抽吸泵組9將海水按照智能控制系統(tǒng)12配比的流量抽吸入海水抽吸泵

組9中，并經(jīng)由海水輸送管路6泵送至高壓射流噴嘴5，由高壓射流噴嘴5在等截面下艙體4中

產(chǎn)生高速噴射流，變截面上艙體3內(nèi)壁均布8條艙壁彈性導(dǎo)流葉片15，變截面上艙體3通過上

艙體出口連接法蘭2與柔性立管密封接頭1連接。

[0033] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，在所述下艙體4和上艙體3的連接處設(shè)有第一耐壓艙體加強(qiáng)筋16，在所述下艙體底端設(shè)有第二耐

壓艙體加強(qiáng)筋17，能夠避免由于超深水外壓造成的殼體結(jié)構(gòu)壓潰失效。

[0034] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，所述海水輸送管路6為左右對(duì)稱彎曲硬管，通過海水輸送管路連接法蘭11與海水抽吸泵組相連，

彎曲角度為60°，管路頂端連接高壓射流噴嘴產(chǎn)生切向射流。所述螺旋流發(fā)生艙內(nèi)底部中間

通過法蘭固裝有礦石漿體輸送管路8，頂部中間通過法蘭固裝有柔性立管密封接頭。

[0035] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，所述等截面下艙體4為圓柱型耐高壓殼體結(jié)構(gòu)，兩側(cè)對(duì)稱安裝高壓射流噴嘴5，高壓射流噴嘴5與

等截面下艙體4密封連接，高壓射流噴嘴5由智能控制系統(tǒng)12控制產(chǎn)生額定速度和流量的高

壓噴射流，帶動(dòng)等截面下艙體4內(nèi)部泥漿快速旋轉(zhuǎn)，并與礦石漿體高壓泵組10泵送的軸向流

形成高速螺旋流，使艙內(nèi)礦石顆粒受到周向螺旋流與軸向直流共同的旋浮和托抬作用，避

免礦石顆粒在下艙體底部堆積，并由于螺旋流產(chǎn)生的負(fù)壓作用，使礦石顆粒向艙體中間聚

集，流入變截面上艙體3中。

[0036] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，所述變截面上艙體3上截面為下截面的0.3倍，使上艙體內(nèi)部礦漿流速快速提升，約使礦漿速度

提升4倍，提高了螺旋流的輸送強(qiáng)度和速度；并且上窄下寬的空間設(shè)計(jì)可以有效提升螺旋流

速度，并能避免礦石顆粒堵塞。

[0037] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，所述艙壁彈性導(dǎo)流葉片15均布于變截面上艙體3內(nèi)壁，艙內(nèi)共有8條艙壁彈性導(dǎo)流葉片15，葉片

的包角為10°?15°；所述艙壁彈性導(dǎo)流葉片15為高分子耐磨彈性材料，既能減緩顆粒碰撞影

響，又能增強(qiáng)螺旋流的周向運(yùn)動(dòng)，提高螺旋流輸送強(qiáng)度，當(dāng)葉片達(dá)到使用壽命，可拆卸螺旋

流發(fā)生艙進(jìn)行更換。

[0038] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，所述柔性立管密封接頭1通過法蘭連接高速螺旋流發(fā)生裝置與柔性立管提升系統(tǒng)，接頭具有高

強(qiáng)度、高密封功能，并可以通過拆解密封接頭，實(shí)現(xiàn)高速螺旋流發(fā)生裝置的維護(hù)，不會(huì)對(duì)整

體柔性立管提升系統(tǒng)造成影響。

[0039] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，所述錳結(jié)核礦石給料艙14位于水力提升系統(tǒng)水下進(jìn)料單元內(nèi)部，通過跨接軟管與海底采礦車相

連接，用于存儲(chǔ)采集的錳結(jié)核礦石，所述錳結(jié)核礦石給料艙14為圓柱型結(jié)構(gòu)，上部安裝法

蘭，與高壓泵組系統(tǒng)連接。

[0040] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，在變截面上艙體3內(nèi)產(chǎn)生的高速螺旋流由上艙體出口連接法蘭2和柔性立管密封接頭1輸送至連

接的柔性立管中，并由提升泵將礦石漿體聯(lián)合輸送至采礦船。

[0041] 如圖5所示，本高速螺旋流發(fā)生裝置中的智能控制系統(tǒng)12通過通訊電路控制礦石漿體高壓泵組10、海水抽吸泵組9和高壓射流噴嘴5。所述智能控制系統(tǒng)包括PLC控制模塊

18、第一通訊電路19、第二通訊電路20、第三通訊電路22和變頻器21，所述PLC控制模塊18為

西門子S7?200系列PLC，所述第一通訊電路19、第二通訊電路20、第三通訊電路22均為RS?

485通訊電路，均由芯片MAX485組成。所述PLC控制模塊18通過第一通訊電路19控制礦石漿

體高壓泵組10從錳結(jié)核礦石給料艙14中泵送的顆粒泥漿濃度，所述PLC控制模塊18通過第

三通訊電路22與變頻器21電連接，所述變頻器21通過第二通訊電路20控制高壓射流噴嘴5，

變頻器能夠控制高壓射流噴嘴產(chǎn)生的入射速度，進(jìn)而控制螺旋流的輸送速度，所述變頻器

21通過制動(dòng)電阻23控制海水抽吸泵組9抽吸海水的流量，以達(dá)到調(diào)控進(jìn)入螺旋流發(fā)生艙內(nèi)

部流體的混合密度。

[0042] 本實(shí)施例中，一種用于深海采礦全柔性管提升系統(tǒng)的高速螺旋流發(fā)生裝置，PLC控制模塊能夠調(diào)控提升系統(tǒng)中泥漿中所需的礦石比例，控制從給料艙中泵送的顆粒泥漿濃

度，變頻器能夠?qū)Ｋ槲媒M進(jìn)行變頻調(diào)速，由制動(dòng)電阻控制抽吸海水的流量，以達(dá)到調(diào)

控進(jìn)入螺旋流發(fā)生艙內(nèi)部流體的混合密度；所述智能控制系統(tǒng)通過第二通訊電路與位于螺

旋流發(fā)生艙的高壓射流噴嘴相連，變頻器能夠控制高壓射流噴嘴產(chǎn)生的入射速度，進(jìn)而控

制螺旋流的輸送速度。所述海水抽吸泵組通過智能控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)抽取海水的流量，通過海

水輸送管路輸送至螺旋流發(fā)生艙，用于產(chǎn)生高壓射流和配比輸送泥漿的濃度。

[0043] 作業(yè)工況下，海底采礦車通過跨接軟管將錳結(jié)核礦石漿體輸送到水力提升給料泵送系統(tǒng)中的錳結(jié)核礦石給料艙14中，通過智能控制系統(tǒng)12中的PLC控制模塊18，控制提升系

統(tǒng)中泥漿中所需的礦石比例，由第一通訊電路19控制礦石漿體高壓泵組10從錳結(jié)核礦石給

料艙14中泵送的顆粒泥漿濃度，由變頻器21對(duì)泥漿泵和制動(dòng)電阻23控制海水抽吸泵組9抽

吸海水的流量，以達(dá)到調(diào)控進(jìn)入螺旋流發(fā)生艙內(nèi)部流體的混合密度。

[0044] 本實(shí)施例的工作過程如下：作業(yè)條件下，海底采礦車通過跨接軟管將錳結(jié)核礦石漿體輸送到水力提升給料泵送系統(tǒng)中的錳結(jié)核礦石給料艙中，通過連接給料艙的智能控制

系統(tǒng)，配比輸入高壓泵組的礦石漿體濃度，并調(diào)控海水抽吸泵組和高壓射流噴嘴將高流速

海水輸入螺旋流發(fā)生艙中，由噴射流帶動(dòng)發(fā)生艙內(nèi)泥漿產(chǎn)生對(duì)錳結(jié)核顆粒旋浮拖曳力較強(qiáng)

的高速螺旋流，提高管道截面顆粒均勻度，提升管道輸送效率，并利用高速螺旋流強(qiáng)卷吸效

應(yīng)降低顆粒對(duì)管壁的磨損。位于艙體上部內(nèi)部設(shè)有彈性導(dǎo)流葉片，上窄下寬的空間設(shè)計(jì)可

以有效提升螺旋流速度，并能避免礦石顆粒堵塞，彈性導(dǎo)流葉片既能減緩顆粒碰撞影響，又

能增強(qiáng)螺旋流的周向運(yùn)動(dòng)，提高螺旋流輸送強(qiáng)度，當(dāng)葉片達(dá)到使用壽命，可拆卸螺旋流發(fā)生

艙進(jìn)行更換，不會(huì)影響整體柔性立管系統(tǒng)，維護(hù)成本大幅降低。螺旋流發(fā)生艙內(nèi)部設(shè)有耐壓

艙體加強(qiáng)筋，避免由于超深水外壓造成的殼體結(jié)構(gòu)壓潰失效。此外，連接給料艙的智能控制

系統(tǒng)，可以調(diào)控輸送錳結(jié)核礦漿密度，有效減緩內(nèi)流密度對(duì)柔性立管流致振動(dòng)的影響，從而

提高整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)效率和安全性能，為深海采礦系統(tǒng)提供高效穩(wěn)定的輸送保障。

[0045] 本發(fā)明的高速螺旋流發(fā)生裝置為深海采礦全柔性管系統(tǒng)提供了高效輸送方案，降低礦石對(duì)管道磨損的前提下提升了輸送安全性及可靠性，提高了生產(chǎn)效率。

[0046] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。